Questão 8 (2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2004

Question

Superfícies de vidro podem ser modificadas pelo tratamento com clorotrimetilsilano, como representado a seguir.

Equação química que representa a modificação de uma superfície de vidro: à esquerda, uma superfície com grupos Si—OH reage com n (CH3)3SiCl; à direita da seta de reação, forma-se a superfície modificada contendo grupos Si—O—Si(CH3)3 e a liberação de n HCl.

Em qual superfície, se utilizada como janelas, a água escoaria mais rapidamente? Justifique.

(5,0 pontos)

Answer 1

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Questão 8 (2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2004

2º dia · Química: Forças intermoleculares

Superfícies de vidro podem ser modificadas pelo tratamento com clorotrimetilsilano, como representado a seguir.

Equação química que representa a modificação de uma superfície de vidro: à esquerda, uma superfície com grupos Si—OH reage com n (CH3)3SiCl; à direita da seta de reação, forma-se a superfície modificada contendo grupos Si—O—Si(CH3)3 e a liberação de n HCl.

Em qual superfície, se utilizada como janelas, a água escoaria mais rapidamente? Justifique.

(5,0 pontos)

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Resolução comentada

a) A água escoa mais rápido na superfície modificada, a da direita, com grupos \ce{Si-O-Si(CH3)3}.

A água é uma molécula polar e faz ligações de hidrogênio. Na superfície original, os grupos \ce{Si-OH} são polares e também fazem ligações de hidrogênio com a água. Por isso a água é muito atraída pelo vidro, "molha" a superfície e se espalha formando um filme. Isso dificulta o escoamento, porque as gotas ficam aderidas.

Na reação com o clorotrimetilsilano, os \ce{OH} da superfície são trocados por grupos \ce{-O-Si(CH3)3}, com liberação de \ce{HCl}:

\ce{Si-OH + (CH3)3SiCl -> Si-O-Si(CH3)3 + HCl}

Os grupos \ce{-Si(CH3)3} são apolares e não fazem ligações de hidrogênio. A superfície passa a ser hidrofóbica, e a água interage pouco com ela. As forças de coesão entre as moléculas de água (ligações de hidrogênio) superam as de adesão ao vidro. A água forma gotas esféricas, com pouca área de contato, que rolam e escorrem com facilidade.

Portanto, usada como janela, a superfície tratada (hidrofóbica) escoa a água mais rapidamente, e a superfície não tratada, com \ce{Si-OH}, retém a água.

Resposta: na superfície modificada (com grupos \ce{Si-O-Si(CH3)3}), que é apolar e hidrofóbica, pois não faz ligações de hidrogênio com a água.

Assunto: Forças intermoleculares.

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Questão 8 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2004

Fonte: UFG 2ª etapa 2004 · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗